西门子模块6ES7221-1BF22-0XA8产品

西门子模块6ES7221-1BF22-0XA8产品

1、可以在软件中进行自动整定；

2、自动整定的pid参数可能对于系统来说不是的，就需要手动凭经验来进行整定。p参数过小，达到动态平衡的时间就会太长；p参数过大，就产生调。

pid功能块在梯形图（程序）中应当注意的问题：

1、采用pid向导生成pid功能块；

2、我要说一个简单的也是容易被人忽视的问题，那就是：pid功能块的使能控制只能采用sm0.0或任何1个存储器的常开触点并联该存储器的常闭触点这样的断开的触点！

笔者在以前的一个工程调试中就遇到这样的问题：pid功能块有时间动作正常，有时间动作不正常，而且不正常时发现pid功能块都没问题（pid参数正确、使能正确），就是没有输出。后查了好久，突然意识到可能是使能的问题——我在使能端串联了启动/停止控制的保持，我把它改为sm0.0以后，一切正常！

同时也明白了pid功能块有时间动作正常，有时间动作不正常的原因：有时在灌入程序后保持继电器处于动作的状态才不会出现问题，一旦停止了设备就会出现问题——pid功能块使能一旦断开，工作就不会正常！

把这个给大家说说，以免出现同样失误。

下面是pid控制器参数整定的一般方法：

pid控制器的参数整定是控制系统设计的内容。它是根据被控过程的特性确定pid控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。pid控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。pid控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 pid控制器参数的整定步骤如下：(1)预选择一个足够短的采样周期让系统工作；(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；(3)在一定的控制度下通过公式计算得到pid控制器的参数。

pid参数的设定：是靠经验及工艺的熟悉，参考测量值跟踪与设定值曲线，从而调整p\i\d的大小。

比例i/微分d=2，具体值可根据仪表定，再调整比例带p，p过头，到达稳定的时间长，p太短，会震荡，永远也打不到设定要求。

pid控制器参数的工程整定,各种调节系统中p.i.d参数经验数据以下可参照：

温度t：p=20~60%，t=180~600s，d=3-180s；

压力p： p=30~70%，t=24~180s；

液位l： p=20~80%，t=60~300s；

流量l： p=40~**，t=6~60s。

书上的常用口诀：

参数整定找，从小到大顺序查；

先是比例后积分，后再把微分加；

曲线振荡很频繁，比例度盘要放大；

曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳；

曲线偏离回复慢，积分时间往下降；

曲线波动周期长，积分时间再加长；

曲线振荡频率快，先把微分降下来；

动差大来波动慢。微分时间应加长；

理想曲线两个波，前高后低4比1；

一看二调多分析，调节质量不会低。

经过多年的工作经验，我个人认为pid参数的设置的大小，一方面是要根据控制对象的具体情况而定；另一方面是经验。p是解决幅值震荡，p大了会出现幅值震荡的幅度大，但震荡频率小，系统达到稳定时间长；i是解决动作响应的速度快慢的，i大了响应速度慢，反之则快；d是静态误差的，一般d设置都比较小，而且对系统影响比较小。对于温度控制系统p在5-10%之间；i在180-240s之间；d在30以下。对于压力控制系统p在30-60%之间；i在30-90s之间；d在30以下。

这里介绍一种经验法。这种方法实质上是一种试凑法，它是在生产实践中总结出来的行之有效的方法，并在现场中得到了广泛的应用。

这种方法的基本程序是先根据运行经验，确定一组调节器参数，并将系统投入闭环运行，然后人为地加入阶跃扰动（如改变调节器的给定值），观察被调量或调节器输出的阶跃响应曲线。若认为控制质量不满意，则根据各整定参数对控制过程的影响改变调节器参数。这样反复试验，直到满意为止。

经验法简单，但需要有一定现场运行经验，整定时易带有主观片面性。当采用pid调节器时，有多个整定参数，反复试凑的次数增多，不易得到整定参数。

下面以pid调节器为例，具体说明经验法的整定步骤：

a. 让调节器参数积分系数s0=0，实际微分系数k=0，控制系统投入闭环运行，由小到大改变比例系数s1，让扰动信号作阶跃变化，观察控制过程，直到获得满意的控制过程为止。

b. 取比例系数s1为当前的值乘以0.83，由小到大增加积分系数s0，同样让扰动信号作阶跃变化，直至求得满意的控制过程。

c. 积分系数s0保持不变，改变比例系数s1，观察控制过程有无改善，如有改善则继续调整，直到满意为止。否则，将原比例系数s1增大一些，再调整积分系数s0，力求改善控制过程。如此反复试凑，直到找到满意的比例系数s1和积分系数s0为止。

d. 引入适当的实际微分系数k和实际微分时间td，此时可适当增大比例系数s1和积分系数s0。和前述步骤相同，微分时间的整定也需反复调整，直到控制过程满意为止。

pid参数是根据控制对象的惯量来确定的。大惯量如：大烘房的温度控制，一般p可在10以上，i=3-10，d=1左右。小惯量如：一个小电机带一台水泵进行压力闭环控制，一般只用pi控制。p=1-10，i=0.1-1，d=0，这些要在现场调试时进行修正的。

pid控制说明：

在工程实际中，应用为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称pid控制，又称pid调节。pid控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能掌握，或得不到的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数依靠经验和现场调试来确定，这时应用pid控制技术为方便。即当我们不了解一个系统和被控对象﹐或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，适合用pid控制技术。pid控制，实际中也有pi和pd控制。pid控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。

比例（p）控制 ：比例控制是一种简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。

积分（i）控制 ：在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。为了稳态误差，在控制器中引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(pi)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。

微分（d）控制 ：在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(pd)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。

西门子s7-200支持多种通讯模式，如点点接口(ppi)、多点接口(mpi)、rrofibus dp等。ppi等通讯协议主要用于西门子系列产品之间的通讯以及对编程。在自由口模式下，可由用户控制串行通讯接口，实现用户自定义的通讯协议。用户可以用梯形图程序调用接收中断、发送中断、发送指令(xmt)、接受指令(rcv)来控制通信操作。在自由口模式下，通信协议由梯形图程序控制。

s7-200cpu上的通信口是与rs-485兼容的9针d型连接器，plc还提供了实现 rs-485与 pc机上rs-232c相连接的pc/ppi电缆，利用它可以方便地实现s7-200系列plc与pc之间的硬件连接。

s7-200的编程软件为step7-micro/win32，该软件有stl、fbd和ladder三种编程模式，有simatic指令和iec131-3指令两种指令。本文所给出的范例是使用simatic指令的stl编程。

s7-200 plc端的通讯程序实现

plc程序分为主程序和中断程序。主程序完成初始化通信口、开中断、判断、发送数据等功能,中断程序完成接收和发送数据的功能。接收指令(rcv)启动或终止接收信息功能，为接收操作开始和结束条件。发送指令(xmt)在自由口模式下依靠通讯口发送数据。

控制字的选取

反映cpu工作方式的模式开关当前位置的特殊存储器位为sm0.7，它控制自由端口模式的进入。当sm0.7为0时，模式开关处于trem位置;当sm0.7为1时模式开关处于run位置。而只有当模式开关位于run位置时，才允许进行自由口通讯。smb30是自由口模式控制字节，用来设定校验方式、通讯协议、波特率等通讯参数(其它控制字的设定参阅有关书籍)。

程序的一些简单介绍

network1

ld sm0.1 // 次扫描

movb 16#09，smb30

//自由口通讯模式:9600波特率,无奇偶校验,8个数据位

movb 16#7c，smb87 //接收信息状态字节

movb 16#53，smb88

//设置信息的开始字符“s”

movb 16#45，smb89

//设置信息的结束字符“e”

movw +5，smw90

//设定空闲行的时间间隔(ms)

movw +179，smw92

//字符间/信息间定时器时值(ms)

movb 60，smb94 //接收字符的个数

network2

ld sm0.1 movb 16#53，vb2499

//设置接收和发送缓冲区的地址

atch 发送完中断，9

//把发送完成中断和发送完成中断子程序连接起来

atch 接收完中断，23

//把接收完成中断和接收完成中断子程序连接起来

eni //允许中断

    2. 检查情况
    检查变频器柜外围部分输入、输出电缆及电机均正常，变频器所配快速熔断器未断。
    拆下变频器，发现L1交流输入端整流模块上3个铜母排之间有明显的短路放炮痕迹，整流管阻容保护电阻的一个线头被打断，而其它部分外观无异常。检查L1输入端4只整流管均完好。将阻容保护电阻端控制线重新焊好。
    用万用表检查变频器主回路输入、输出端正常；试验主控板正常；内部控制线，连接良好，变频器内无异物。
    将变频器输入端接入三相380V交流电，输出端拖动一台小电机，调节电位器，输出电压三相平衡，频率可调，电机调速正常。
    变频器试验正常后回装送电，变频柜盘面电压表指示输入交流电压为380V。按起动按钮，调节电位器，电机运转。当频率调至11Hz时，变频器跳闸，故障指示为“LU”，即直流回路欠电压保护。再送电试车，故障同前。
    将电机电缆拆除，空试变频器，调节电位器，频率可以调至设定值50Hz。
    重新接电机电缆。在电机起动后，调节频率的同时，测量直流输出电压，发现在频率上升时，直流电压由513V降至440V左右，使欠电压保护动作。
    在送电后，维修人员还发现变频器内冷却风扇工作异常，接触器K73触点未闭合（正常情况下，K73应闭合，以保证对充电电容足够的充电电流）。
    怀疑控制回路有问题，但经过检查未发现。后用万用表测量配电室熔开关熔断器，才发现一相已熔断，但红色指示器未弹出。换后重新送电，一切正常。

    3. 原因分析
    (1) 变频器柜短路眺闸原因 
    变频器内快熔完好，说明其逆变回路无短路故障。可能变频器内进了金属异物，如一个小螺钉或金属丝，在运行中滑至L1整流桥母排间，造成短路，同时将阻容保护电阻连接线打断，变频器跳闸，短路电流将金属异物烧熔。
    (2) 送电时欠电压跳闸原因 
    L1输入侧短路时，将配电室对应L1相的熔断器烧断，但因红色指示器未弹出来，值班电工检查时未发现，变频柜上电压表指示恰好引自L2、L3两相，变频柜电压表指示为380V，让人误以为输入电压正常。
    变频器内部控制回路电压由控制变压器二次侧提供。其一次电压取自L1、L3两相，L1缺相后，造成接在二次侧的接触器和风扇欠压。同时引起整流桥输出电压降低，特别在频率调升至一定程度时，随着负载的增大，电容两端电压下降较快，形成欠电压保护跳闸。

    4. 防范措施
    (1)保持变频器柜周围环境清洁，防止异物进入。
    (2) 在变频器柜送电前，要认真检查交流供电电源，除检查仪表指示外，还要用万用表或电笔测试，确认无误后，方可送电试车。尤其在故障后，应做详细检查。